JPH08503883A - 光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高電圧応用（代表的には５kVから約50kVまでの範囲）に用いられる半導体スイッチング装置は光に晒された時シリコーンダイオードにおける逆状態の周知の効果を利用する。今日まで、フォトダイオードは比較的低電圧応用において商業的に用いられてきた。ここに開示する装置は、一連の半導体接合から成る高電圧ダイオード（10）及びこれらの半導体接合を照射して高電圧ダイオードを逆バイアス方向に導通させるように作動できる発光ダイオード（12）によって提供され、高電圧ダイオード及び発光ダイオードはLEDから放出される放射に対して伝導性である包囲材料内に一定の関係で支持される。スイッチング装置は、電流需要の比較的小さい例えば約２μAまでの静電噴霧装置に応用でき、そして高電圧保護、分配及び（または）ショックの抑制を制御するのに用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 光電スイッチ 本発明は、少なくとも１kV、一層普通には少なくとも５kVから50kVまでの範囲 の高電圧を含む応用に用いられる電子スイッチング装置に関するものである。 限定されるものではないが、本発明は特に、物質特に液体を静電噴霧する装置 に応用される。本発明に関連する形式の代表的な装置はEP-A-120633、EP-A-4415 01、EP-A-468735及びEP-A-468736に開示されている。 本発明の第１の概念によれば、少なくとも１kV（好ましくは少なくとも５kV及 びしばしば少なくとも10kV）の最大直流逆電圧を共通にもつ一連の放射感応半導 体接合と、印加電圧により順方向にバイアスを掛けられた時にのみ半導体接合が 一方向に電流を通すように半導体接合に高電圧を印加する端子装置と、上記半導 体接合と組合わされ、上記半導体接合が印加電圧により逆方向にバイアスを掛け られた時に逆方向に電流を流すように上記半導体接合を選択的に照射する選択的 に作動可能な放射発生装置とから成り、上記半導体接合及び放射発生装置を、放 射発生装置から放出された放射に対して伝導性の包囲材料体内に予定の固定関係 で支持して成る電子スイッチング装置が提供される。 好ましくは、上記半導体接合は、少なくとも５kV、より好ましくは少なくとも 10kVの最大直流逆電圧を共通にもっている。 上記一連の半導体接合が逆方向にバイアスを掛けられしかも上記放射発生装置 からの放射に晒されない時でも、従来のダイオードの場合のように小さな電流（ 暗電流）が流れ得るが、逆電流の流れは、振幅が同じて極性が逆の電圧によって 接合が順方向にバイアスされる時に生じる電流の流れに比べて無視できる。これ に対して、接合が逆方向にバイアスされ、放射を受けると、電流の流れはそのよ うな放射を受けない時に生じる電流の流れより実質的に大きくなる。 包囲体は接合の近傍に反射面を備えるようにされ、それにより接合に直接入射 しない放射は反射され、接合の照射される効率を高めるようにしてもよい。この ような反射面は、放射発生手段によって放出された一つまたは複数の波長の放射 に対して反射性をもつ材料の一つまたは複数の特殊な層で構成され得、または反 射率は包囲材料体内の屈折率の変化に応じて得られ得る。 広く知られているよ うに、pn接合をもつシリコーンダイオードは光感応性であり、また逆方向にバイ アスされしかも近赤外放射にさらされると、そのようなダイオードは導通し、実 質的に暗電流を越える電流を通す。これはフォトダイオード動作に基づく原理で ある。入射光の有効な利用に合致する構造またはレイアウトをもつ従来のフォト ダイオードと違って、本発明の上記一つの特徴によるスイッチング装置は、従来 のフォトダイオードを動作させる電圧を実質的に越える電圧で作動するように設 計される。 従って、従来のフォトダイオードは，600ボルトまでの範囲の最大直流逆電圧で 設計され（“Optoelectronics”D.A.T.A．Digest 1992（25版）米国コロラド州 イングルウッドのD.A.T.A．Business Publishing 発行−“Photodiodes”p．613 参照）、これに対して、本発明のこの特徴によるスイッチング装置は、少なくと も１kV、一層普通には少なくとも５kVから50kVまでの範囲の高電圧を含む応用に 用いるようにされる。 本発明の好ましい実施例では、上記一連の半導体接合は高電圧半導体ダイオー ド、好ましくは一連の積層pn接合をもつ高電圧シリコーンダイオードを構成して いる。 放射発生手段は、有利には発光ダイオードから成る。この明細書において使用 した用語“光”は可視スペクトル内の波長と共にスペクトルの可視部分の外側の 電磁波長を含むものと理解されるべきである。例えば、適当な形式の発光ダイオ ードは近赤外の出力を発生し、また上記一連の接合を形成している高電圧ダイオ ードはそのような放射に感応し得る。 本発明のスイッチング装置を構成する構成要素は大規模集積回路の形式で作ら れ得るが、本発明は、その範囲内にディスクリートな構成要素からスイッチング 装置を作ることも包含している。 従って、本発明の第２の概念によれば、高電圧半導体ダイオードの一連の接合 を固体発光源から放出された光に晒すようにし、高電圧半導体ダイオードと固体 発光源 とを予定の関係で組立て、このようにして組立てられた高電圧半導体ダイオード と固体発光源とを、固体発光源から放出された光に対して伝導性である包囲材料 で包囲することから成る上記電子スイッチング装置の製造方法が提供される。 上記予定の関係は通常、固体発光源から放出された光の実質的な部分がダイオ ード接合に入射するようにしてダイオード接合に近接して固体発光源を位置決め することを含んでいる。 本発明のこの概念は、商業的に利用できるディスクリートな構成要素を用いて 実施され得る。商業的に利用できる高電圧ダイオードは、高電位の制御に適した 構成またはレイアウトすなわち一連の積層pn接合（代表的には10を越えしばしば 20またはそれ以上の接合）をもち、そして接合を外部放射に晒させる（実際これ は一般に非常に望ましくないと考えられている）のに特に適さない包囲材料を用 いて光誘導効果に関係なく製作される。 従って、本発明のこの概念により、ダイオードは電気絶縁材料で包囲した既存 の商業的に利用できる高電圧ダイオードから成ることができ、その場合、選んだ ダイオードは発光源から放出された光の波長に対して既に実質的な伝導率をもつ 包囲材料を備えたものであるか、または代りに発光源は発光源から放出された光 の波長に対する伝導率がダイオード包囲材料に合うように選択され得る。 商業的に利用できるダイオードが不透明なまたは発光源から放出された光の波 長に対して比較的伝導率の低い包囲材料を備えたものである場合には、本発明の 方法は、発光源とダイオードの一連の接合との間の有効な光結合を与えるまたは 強めるようにダイオード包囲材料を変更することから成る。 このような変更は、包囲材料の光伝導率を高めるためにダイオード包囲材料を 少なくとも部分的に除去することまたはある種の処理を行なうことを包含し得る 。例えば、広範囲に使用する一形式の高電圧ダイオードは、熱処理で伝導率を変 更できるガラス材料で包囲される。 本発明の別の概念によれば、出力端子装置に少なくとも１kV、一層普通には少 なくとも５kVの出力電圧を発生する高電圧発生回路が提供され、この高電圧発生 回路は、出力端子装置に作動的に組合わされた上述の電子スイッチング装置を備 えている。 本発明のこの概念は、特に、バッテリー電源のような低電圧電源によって給電 するようにされた高電圧発生回路に応用される。 本発明の一実施例では、高電圧発生回路は単一極性の高電圧出力を発生するよ うにされ、そして電子スイッチング装置は、上記一連の接合が上記単一極性の高 電圧によって逆方向にバイアスされるように出力端子装置に結合される。 本発明の別の実施例では、高電圧発生回路は交流高電 圧出力を発生するように作動でき、上記電子スイッチング装置は、上記交流出力 電圧を整流して出力端子装置に一極性の高電圧を発生するようにして回路に結合 され、上記一連の接合が逆向きの極性サイクルの交流出力電圧で逆方向にバイア スされるように構成される。 さらに別の実施例では、高電圧発生回路は、交流高電圧出力を発生するように 作動でき、また一対の上記スイッチング装置が出力端子装置に組合わされ、各ス イッチング装置は、交流電圧の正の方向に向かうサイクルで一方のスイッチング 装置が逆方向にバイアスされ、他方のスイッチング装置が順方向にバイアスされ 、また負の方向に向かうサイクルで一方のスイッチング装置が順方向にバイアス され、他方のスイッチング装置が逆方向にバイアスされるように構成され、さら に各スイッチング装置の放射発生装置の動作を制御して各スイッチング装置をそ れらの逆方向バイアス状態時に導通させる装置が設けられる。このような実施例 におけるスイッチング装置は互いに直列でも並列でもよい。 さらに別の実施例においては、高電圧発生回路は対の出力端子装置を備え、各 出力端子装置に単一極性の出力が発生され、一方の端子装置における出力は他方 の端子装置に発生される出力と極性が逆であり、また上記出力端子装置には対の 上記スイッチング装置が組合わされ、このスイッチング装置は各出力端子装置を 共通の端子装置に接続するが、それぞれの単一極性の出力によって逆 方向にバイアスされ、さらにスイッチング装置の放射発生源を制御してスイッチ ング装置を交互に導通させ、それにより上記共通の端子装置に二極性の出力を発 生させる装置が設けられる。 本発明はその広い概念では上記の電子スイッチング装置及び高電圧発生回路に 限定されないが、これらの電子スイッチング装置及び高電圧発生回路は特に、一 連の接合で誘導される最大逆電流が好ましくは10μＡ、一層好ましくは２μＡ以 下である比較的電流消費の小さい装置に応用できる。 本発明の別の概念によれば、ハウジングと、ノズル装置と、ノズルから噴霧す べき物質をノズル装置に供給する装置と、噴霧すべき物質に高電位を直接または 間接に印加して噴霧すべき物質を静電的に帯電させる高電圧発生回路とを有し、 この高電圧発生回路が回路の高電圧出力と組合わされかつ電流及び（または）電 圧スイッチング動作を制御するようにされた電子スイッチング装置を備えている 静電噴霧装置が提供される。 本発明の電子スイッチング装置は、特に電流消費が小さく（代表的には10μＡ 、一層好ましくは２μＡ以下）、またコンパクトさや安さが尊重されるこの形式 の静電噴霧装置に特に適している。既存のフォトダイオードは、単に低電圧で使 用できるだけでありしかもとにかく電流処理応用に対立するものとして信号処理 を伴う応用において通常考えられるのみであるので、総体的には適して いない。最も商業的に利用できる高電圧スイッチは高電流応用に合うようにされ （例えば開閉装置）、そして正に機械的であり、かさばり、高価であり、総体的 に上述の形式の噴霧装置に適さない。低電流スイッチング応用にはリードリレー が広く利用できるが、しかし高入力を必要し、寿命が短い電機的なものであるの で相対的に高価であり、また上限電圧は12kV台である。 いかなる機械的なスイッチング装置も、高い電圧で構成要素を分離する必要性 があるためサイズが拘束される。 噴霧装置の一実施例では、スイッチング装置は高電圧発生回路の消勢に応じて 電流放電路を形成するように作動できる。この場合、スイッチング装置は装置の 噴霧動作中、高電圧によって逆方向にバイアスされ得、そして高電圧発生回路の 消勢に応じて放射発生装置が作動されスイッチング装置を照射し、それによりス イッチング装置を導通させ、回路の高電圧出力側の容量的に蓄えられた電荷から 電流の放電路を形成するように構成され得る。容量的構成要素は高電圧回路と組 合わさった容量及び（または）回路の出力電圧が印加される負荷例えば噴霧すべ き塗料のような液体を含み得る金属と組合わさった容量によって構成され得る。 スイッチング装置はこのように使用した場合、高電圧発生回路の消勢時に放電 されないと使用者に電気的ショックを与える危険のある容量的に蓄えられた電荷 を放電させるため回路の出力側に抵抗性素子を設ける必要性が なくなる。このような抵抗性素子の使用は、噴霧動作中電流ドレインを形成し、 従って高電圧回路はそのような電流ドレインを考慮して設計されなければならず 、その結果、回路は必然的に、噴霧目的のために厳格に要求される電流出力以上 の電流出力を発生する必要がある。 コンパクトさや安さのため、この種の電流ドレインを避けることが望ましい。 これは特に、低電圧バッテリー電源で給電するようにされた形式の手持ち式また は簡易携帯式の独立型噴霧装置、例えば芳香剤、防臭剤などのような身の回りの 作業や衛生用組成物を噴霧する手持ち式装置または部屋のフレッシャナーや芳香 剤組成物を噴霧する携帯式の自蔵型装置の場合である。低電圧バッテリー電源が 使用される場合には、バッテリーの寿命を延ばすため不必要な電力消費は明らか にできる限り避けるべきである。また経済的な理由で、高電圧回路設計の出力要 求は望ましくは最小にして高価でない回路設計を利用できるようにすべきである 。本発明のスイッチング装置は、電流ドレインが暗電流成分（実際には無視でき る）に限定されるので、上述の拘束を受ける場合に特に適しており、高電圧回路 が遮断されると、スイッチング装置は逆バイアス方向に導通して蓄えられた電荷 を放電させることができる。本発明のこの実施例においては、スイッチング装置 は、高電圧回路を消勢し噴霧動作を止めるため、使用者が操作できるスイッチの 動作に応じて自動的に導通され得る。従ってこの装置は有利には、高電 圧回路の付勢及び消勢を選択的に行う、使用者が操作できる装置と、放射発生装 置による放射の放出をトリガーして使用者が操作できる装置の動作に応じてスイ ッチング装置を導通させ高電圧回路を消勢させる制御装置とを備えている。 有利には、スイッチング装置は、容量的に蓄えられた電荷の放電路を形成する ようにされる場合には、整流を行うような仕方で高電圧回路に結合され得る。例 えば、この場合、高電圧回路は、二次側の一側にタップを設けて交流高電圧出力 を形成し、二次側の他側をアースのような低電位に接続した昇圧変圧器を備える ことができ、またスイッチング装置は二次側に直列に接続され交流電流を整流し それにより単一極性の高電圧出力を発生するようにすることができ、この単一極 性の高電圧出力は容量平滑され、高電圧ピークを除去または少なくとも実質的に 減衰するようにされ得る。このような構成では、回路が消勢されると、容量性の 平滑素子に蓄えられた電荷は、スイッチング装置を逆バイアス方向に導通させる ことにより上記低電位（例えばアース）に放電され、そしてスイッチング装置は 高電圧回路の消勢に応じて自動的にこの状態となり得る。 本発明のさらに別の概念によれば、ハウジングと、ノズル装置と、噴霧すべき 物質をノズル装置に供給する装置と、出力端子を備え、静電噴霧を行うため出力 端子を介して噴霧すべき物質に高電圧を印加する高電圧発生回 路と、ノズル装置を取り囲み、噴霧すべき物質に印加される高電圧と同じ極性の 高電圧が噴霧中に発生されてノズルの出口の直ぐ近くの電界の強さを変える環状 要素と、噴霧の停止時に作動でき、噴霧中に容量性素子に蓄えられた電荷を放電 させる装置とを有する静電噴霧装置が提供される。 本発明のこの概念は、相対的に粘性が高く抵抗率が低く、懸濁固体例えばペイ ント塗料を含むことができ、しかも従来開発された技術を用いては少なくとも４ cc/minまでの流量では満足に噴霧することが難しい傾向をもつ液体を噴霧するの に特に応用される。代表的には、噴霧すべき液体は少なくとも0.5ポアズ、例え ば0.5〜10ポアズの粘度及び５×10⁵〜５×10⁷ohm.cm抵抗率をもつ。 上記放電装置は好ましくは上述のようなスイッチング装置を備え。また電圧発 生回路は少なくとも25kVの出力電圧を発生するように作動できる。この大きさの 電圧は、噴霧すべき液体が比較的粘性のある場合や及び（または）広範囲の流量 が要求される場合に必要であり、その様な電圧は通常、コロナ放電効果にすくな とも一部起因すると考えられてきた疑似噴霧効果を生じさせること成しに使用で きる電圧以上であると考えられる。また、この大きさの電圧での動作は多量の電 荷の容量性蓄積につながり、ある状況のもとでは使用者に不愉快な衝撃を与える 可能性が生じる。本発明のこの最後に述べた概念を成す特徴を組合わせることに より、大きな電圧を使用するこ とができ、しかもペイント塗料のような比較的粘性で抵抗率の低い液体を満足に 噴霧できかつまた容量的に蓄えた電荷の放電に対して使用者を保護することがで きる。 通常、本発明の上記概念のいずれかに関して述べた静電噴霧装置は、高電圧発 生回路の入力側に接続された、バッテリーパックのような低電圧電源によって給 電され、また装置はしばしば手で持つようにされ得る携帯式の自蔵型装置の形態 をなしている。 ここに記載した静電噴霧装置は広範囲の物質、例えば身の回りのケアーまたは 衛生組成物、エアフレッシュンナーとして適する芳香剤組成物、塗料組成物、殺 虫剤、殺菌剤及び調剤を噴霧するのに適している。従って、本発明は、これらの 物質のいずれかを収容したカートリッジを装着した上述のような静電噴霧装置を その範囲内に包含している。 本発明の種々の他の特徴及び概念は請求の範囲及び単に例として添附図面に例 示した本発明の種々の実施例についての以下の記載から明らかとなる。図面にお いて、 第１図は、本発明による光感応高電圧電子スイッチング装置の一実施例を示す 概略図である； 第２図は、第１図に示す形式の電子スイッチング装置を使用した高電圧発生装 置を組み込んだ静電噴霧装置を示す概略線図である； 第３図は、第２図に示す実施例の変形を示す概略線図である； 第４図は例えばショック抑制のため二極性の出力を必要とする及び（または） 元来噴霧するのが困難であるターゲット例えばデンキ絶縁材料のターゲットに噴 霧できる静電噴霧装置に使用される二極性の高電圧出力を発生する回路の概略線 図である； 第５図は高電圧出力を発生し、園出力を多数の出力装置に選択的に送る回路の 概略図である； 第６図は第２図または第３図の装置が応用され得る噴霧銃の一形式を示す概略 図である。 第１図を参照すると、本発明によるスイッチング要素は超高電圧ダイオード１ ０を備えており、この超高電圧ダイオード１０は、代表的には、Philips社製の ＥＨＴダイオード・部品番号ＢＹ７１３（RS Components社製の部品番号２６２ −７８１）で構成されうる。このダイオードは、包囲材料Ｐ１（明細書中は第１ 包囲体と称する。）で包囲され、高電圧で使用でするために設計された最大直列 逆電圧が２４ｋＶの直列積層ＰＮ接合を有するシリコンダイオードである。発光 ダイオード（ＬＥＤ）１２の形式の光源もまた、包囲材料Ｐ２（第１包囲体、但 し、包囲材料Ｐ１と同じ材料である必要はない）で包囲されており、このＬＥＤ １２はＥＨＴダイオード１０に非常に近接して設けられ、その結果、付勢された 時に、ＬＥＤ１２によって放射された光は、ＥＨＴダイオード１０に照射される 。代表的には、ＬＥＤ１２は、RS Components社製の部品番号ＲＳ６３５−２９ ６に利用可能 なような高電力赤外線放射ＬＥＤによって構成される。ＥＨＴダイオード１０及 びＬＥＤ１２は両方共、包囲されている。第１図の場合のように、別個の構成部 品で本発明のスイッチング要素を組み立てる場合には、ＬＥＤによって発光され る光の波長に対して少なくともいくらかの透過率を有する包囲体を備えたＥＨＴ ダイオードを選択したほうが有利である。従って、Philips社製のＥＨＴダイオ ードが部品番号ＲＳ６３５−２６９のＬＥＤで発光されたＩＲの波長に対して透 過性があるガラス包囲体を使用しているので、上述の構成部品の組み合わせが有 利であることを出願人は発見した。 製造の間、ＥＨＴダイオード１０及びＬＥＤ１２は、ダイオード１０がどちら といえば（フォトダイオードのような）集光よりも高電圧での処理を目的とした 構造であることを考慮して、ＬＥＤ１２で発光されたＩＲをダイオード１０のＰ Ｎ接合に十分効果的に放射できるようにするために、光学的に整列された関係に 組み立てられる。ＥＨＴダイオード１０及びＬＥＤ１２は、適当に整列した後、 ＬＥＤの放射の波長に対して適当な透過率を有する包囲空間１４（第２包囲体Ｓ ）で包囲される。包囲空間１４は、ダイオード１０及びＬＥＤ１２の周囲に、各 接触面に気泡が生じないような仕方でモールドされ、反射境界として作用するの に役立つ。これは、包囲材料の硬化中に、ダイオード１０及びＬＥＤ１２との接 触面よりも包囲空間１４の外周面で収縮を発生させることの できるモールド技術を選択することによって容易に達成され得る。有害な境界効 果を避けるために、包囲空間１４を形成する包囲材料は少なくとも、ダイオード １０及びＬＥＤ１２の包囲材料とつりあう相応の屈曲率を有するように選択され る。指定された構成部品（ＢＹ７１３ダイオード及びＲＳ６３５−２９６ＬＥＤ ）における適当な包囲材料は、光硬化性樹脂ＬＵＸＴＲＡＫ ＬＣＲ ０００（ ＬＵＸＴＲＡＳＫはＩＣＩグループのＲＴＭである。）及びRS Components社製 のＵＶ硬化性樹脂Ｒ５０５−２０２である。加えて、第２包囲体Ｓは、低電圧の ダイオード１２と高電圧のダイオード１０との間で高い電気絶縁率を有する。 上記したように、第２包囲体Ｓ内にダイオード１０及び１２を包囲するための モジュール処理は、ダイオード１２によって放射される放射エネルギを効果的に 利用できるようにするような方法でなされることが重要である。特に、第１包囲 体と第２包囲体との間の層間空隙の発達を防止することは注意しなければならな い。このような空隙は、硬化中の第２包囲体の収縮し内部ストレスが強くなるこ とにより生ずる。これは、モールドの側部に第２包囲体が付着するのを防止する ために、モールドにリリース媒体を与えることによって達成することができ、そ の結果、硬化する第２包囲体が、モールドの表面よりむしろ収縮中の第１包囲体 に優先的に付着するようになる。代わりに、リリース媒体を使用するのではなく 、第 ２包囲体がモールドの表面に付着するのを防止するために、フレキシブルフィル ム層に沿ってモールドを設けてもよい。 前述のように、従来の高電圧ダイオードの構造は放射光を有効に使用するのに は適しておらず、実際は、多くの高電圧ダイオードが光の照射からＰＮ接合を保 護するのに効果的な材料で包囲されている。これに対して、本発明は、ＰＮ接合 上で光の有する公知の影響を利用しようとしており、本発明のスイッチング要素 を商業的に利用可能な個々の高電圧ダイオードで組み立てる場合、ダイオードを 光の影響から保護するよりむしろ、集光のためでなく露光を最大にするのが望ま しい。従って、さらにＬＥＤ１２をＥＨＴダイオード１０に非常に近接させて、 かつ光学的に配向させて配置するために、露光を強める必要がある場合には、Ｅ ＨＴダイオードに直接放射せずに反射させる一つ又は複数の反射表面が設けられ る。 実施例においては、これはＥＨＴダイオード１０及びＬＥＤ１２を包囲し、露 光が必要とされるＥＨＴダイオードの位置に向けて光りを反射させる材料の層又 はコーティング１６によって実施されている。層／コーティング１６は少なくと も部分的に、有利な略球形の形状をなす。層／コーテイング１６は、例えば、Ｍ ｇＯで構成され得る。 ＥＨＴダイオード１０、ＬＥＤ１２及び包囲空間１４の組立体は、つぼ状包囲 体１８（第３包囲体）で囲まれ る。前記つぼ状包囲体１８は、優れた電気絶縁特性を有し、周囲の光からダイオ ード１０を保護すると同時に、外部回路に接続するために露出されたＥＨＴダイ オード１０のリード線２０及びＬＥＤ１２の端子２２を除くようなしかたで組立 体を包囲する。第３包囲体が適当に選択されると、例えば、第３包囲体１８が、 ＲＳコンポーネント社製部品番号ＲＳ５５２−６６８のような白色反射材料であ れば、分離反射層１６をなくすことが可能になる。 組立体の形状及び寸法は、ダイオード１２が作動する低電圧とＨＴダイオード １０が作動する高電圧との間に適当な電気絶縁効果が与られるように選択される 。例えば、（反射層１６を有する、又は反射層１６を有しない）第２包囲体だけ が使用される場合、第２包囲体の形状及び寸法は、第２包囲体の露出した表面を 横切って測定した時にリード２０の高電圧とリード２２の低電圧との間隔が、Ｈ Ｔダイオード１０に印加されるべき各ｋＶ（電圧）に対して少なくとも３ｍｍに なるように選択される。しかし、組立体がつぼ状包囲体内に包囲される場合、第 ２包囲体の外面は空気にさらされず、この場合、形状及び寸法は、第２包囲体の 外面を横切って測定したリード線２０及び２２の間隔が、ダイオード１０に印加 されるべき各ｋＶ（電圧）に対して少なくとも１ｍｍになるようにされる。 ＲＳ６３５−２９６ＬＥＤの場合、高電圧ダイオード を逆方向に導通させるのに必要な光を発生するために初期電圧を約１．３Ｖを超 えさせなければならない。代表的には、ＬＥＤはスイッチを開くのに１ｍＡしか 必要としないが、好ましくは、特に第４図を参照して以下に説明するように、２ 極性の出力の製品に使用する時には、ＬＥＤへの初期ピーク電流は３００ｍＡま で上げられるべきである。 第１図を参照して説明したような高電圧・低電流スイッチング要素の一つの応 用例が第２図に示されている。第２図は、静電噴霧装置に使用される電圧発生回 路の回路図を模式的に示しており、前記静電噴霧装置は、欧州特許Ａ−１２０６ ３３号、欧州特許Ａ−４４１５０１号及び欧州特許Ａ−４６８７３６号の何れか の形態を取ることができる。これに関しては、第２図に示すように、高電圧発生 装置３０は、電池３４及びアース接続を有する手動スイッチ３６とを備えた低電 流回路３２から電力が供給される。アース接続は、例えば装置のハンドグリップ 部分を保持した状態で使用者が自動的に接触させることのできる装置に金属接触 部を設けることによって使用者を介して都合よくなされる。このような接続の一 例は欧州特許Ａ−１２０６３３号に示されている。 ハンドグリップ部分にはトリガーを装備することができ、このトリガーは使用 者が操作した時に、スイッチ３６を作動させ、使用時に液体の静電噴霧がなされ るノズル４２に供給するための液体が収容された容器４０に圧 力を与える。袋体のような容器を圧縮するための適当な機構の実施例は欧州特許 Ａ−４８２８１４号に開示され、そこでより詳細に説明されている。高電圧発生 装置３０の高い出力電圧（実施例は付勢時を示している。）は、使用時に、いく つかの適当な方法（前述の欧州特許に様々な可能性が開示されている）で接続さ れる出力端子４４に印加され、その結果、ノズル４２の放出部に液体が蓄積され る。第３図では、出力端子４４は、ノズル４２を貫通する液体供給通路に配置さ れた電極に接続されている。また、代わりに、出力端子４４を、例えば、ノズル 放出部の上流にある液体に電気的に接続することができ、この電気的な接続は容 器４０が絶縁材料で形成されている場合は容器の壁を貫通する接触子を介してな され得、また、容器４０が導電材料で形成されている場合は容器の壁を介してな され得る。高電圧発生装置３０は、好ましくは直流低電圧回路３２に接続された 発振器を使用し、かつ実質的に交流の方形波出力を発生する形式のものであり、 前記交流方形波出力は第２巻線から昇降変圧器に供給される。前記第２巻線から は高出力電圧（２０Ｈｚのオーダーの周波数を有するパルス列の形態である）が 引き出され、この高出力電圧は整流器及び蓄電回路を介して出力端子４４に供給 され、それにより、内部抵抗が３０ＧΩのブランデンバーグ（Brandenburg）１ ３９Ｄ高電圧メータを高電圧発生装置の高電圧出力につないで測定した時に１０ 〜３０ｋＶのオーダーの単極性の 高電圧が得られる。蓄電回路はパルス列の平滑を行い、約１００ｋＶまで上がり 得る第２出力から極端に高い電圧ピークを排除する。 噴霧を形成するための機構は、放出する液体と低電位（例えば、特別なターゲ ット、包囲部材、又はノズル付近の装置上に設けられた低電位電極による低電位 ）との間に発生する静電界で液体を一つ又はそれ以上の液糸に引き出し、前記液 糸はその後、帯電した小滴の噴霧を形成するために分裂される。この処理におい て、容器４０からノズル４２の出口への液体の供給は、欧州特許Ａ−１２０６３ ３号、欧州特許Ａ−４８６１９８号又はＰＣＴ特許出願第ＧＢ９２／０１７１２ 号に開示されたように、例えば、ウィッキング構造を使用する重力又は毛細管供 給下でなされ得る。代わりに、前記機構は液体を充分な圧力下で供給して、弱い ジェットとしてその放出を効果的に行い、静電界でジェットの直径を、ジェット が放出される孔の直径よりも実質的に小さくなるまで絞り、それによって、帯電 した液滴の噴霧を形成するために粉砕する液糸を形成する。後者の形式の装置は 、欧州特許Ａ−５０１７２５号に開示されており、特に、比較的低い固有抵抗を 有する液体の噴霧にさせる。 装置の通常の使用では、使用者がトリガーを操作すると、スイッチ３６が動い て高電圧発生装置３０を付勢し、それによって、ノズル４２で、又はノズル４２ の近くで液体が放射される。上述のように、後者の場合にはノズ ル出口への液体の供給は受動的或いは強制的なものであることができ、使用者に よってトリガーにかけられた圧力は、ノズルへの液体の供給を強要するために（ 袋体のような）容器の圧縮に変換され得る。例えばトリガーが離されスイッチ３ ６が開いて噴霧が中断すると、たとえ電圧発振器が消勢されても、システム内に 充電された電荷が残り得、例えば、負荷（例えば、液体の容器を形成する金属容 器や高電圧発生装置３０の高電圧側の金属部品の何れかのような任意の金属部品 ）に接続された蓄電装置によって蓄積された電荷が残り得る。適当な処理を施さ ない限り、この蓄電された電荷は操作者に対して感電の危険可能性を残し、例え ば、噴霧を中断してからすぐに、操作者が容器を取り替えるために容器に触れる と感電する危険が残る。 産業を目的にして使用され、かつ噴霧装置から分離した直流電源によって、電 力が供給される形式の過酷な効率の噴霧装置においては、通常使用される液体は 、高電圧発生装置の高電圧出力を、ブリード抵抗を介してアースに連結し、その 結果、噴霧が中断した時に、残りの電荷はブリード抵抗を介して急速にアースに 放電される。急速放電を確実にするために、ブリード抵抗の値は比較的低くされ る。従って、装置への電力供給は、低い値のブリード抵抗によって強いられる連 続的な電流ドレインを補うために充分な電力を供給するよう決められる。分離さ れた交流電源によって電流が供給される産業装置に 対しては、特別な問題は提起されない。しかし、消耗品（例えば、香料、身の回 りの衛生混合物、室内芳香及び塗料等）を噴霧することを意図した小型化及び低 価格化噴霧装置の場合においては、電源が装置内に収容される直流バッテリ電源 の形態である場合には、ブリード抵抗を使用することは商業的に不可能で、そう でなければ著しい量の電流が噴霧中にブリードされる。 第２図に示すように、高電圧発生装置３０を消勢すると同時に、蓄電された余 りの電荷を放電する通路を提供するために、第１図を参照して説明したようにス イッチング要素４６は、正の電圧出力端子４４とＥＨＴダイオード４８を備えた アースとの間に結合され、ＥＨＴダイオード４８は逆方向にバイアスされている 。通常の噴霧作用の間は、ＬＥＤ５０は作動せず、ダイオード４８は暗電流を除 いては非導通になる。高電圧発生装置３０が消勢されている時は、ＬＥＤ５０は 一時的に作動し、それによって、ＥＨＴダイオードを逆方向に導通にして、余っ た蓄電電荷をアースする通路を形成する。 ＬＥＤ５０は、使用者がトリガーを開放すると、それに応じて自動的に作動す る。トリガーの開放すると、スイッチ３６はポール５２からポール５４へ動き、 それによって、抵抗デバイダーＲ１及びＲ２を高電圧発生装置３０の入力側の入 力部に結合する。この結果、高電圧発生装置３０の入力側にある符号５６で示さ れた内部キャパシタンスは、デバイダーＲ１，Ｒ２を介してアースさ れる。この電流は、トランジスタスイッチ５８のベースの制御電圧として現れ、 トランジスタスイッチ５８は電流制限抵抗６０を介してバッテリ電源３４にＬＥ Ｄ５０を接続するＯＮ状態に切り替えられる。この方法においては、ＬＥＤは作 動し、ＥＨＴダイオード４８が導通になり、余りの電荷を消散する。 内部キャパシタンス５６から引き出された制御電流は、構成部品５１，Ｒ１， Ｒ２で形成された抵抗性／容量性回路網の時定数によって決定される制限された 時間間隔のみで作用する。一度制御電流が減衰すると、トランジスタスイッチ５ ８はＯＦＦ状態に戻り、ＬＥＤ５０は非作動状態にされる。実施にあたっては、 回路は、充分に（いつも完全に）かつ迅速に高電圧発生装置３０の出力側で余り 電荷の放電ができるように設計され、作業者に対する感電の危険を排除する。 第２図では、一つのスイッチング要素４６だけが示されているが、幾つかの場 合において、特に、電圧発電装置の高電圧出力が著しく大きい時、例えば３０ｋ Ｖ又はそれ以上の時には、二つのスイッチング要素４６（たとえ、二つで目的は 充分に達せられるとしても、二つ以上設けてもよい。）が設けられ、そのＥＨＴ ダイオード４８は出力端子４４とアースとの間に直列に設けられる。この状態に おいて、回路は両方のＬＥＤ５０を付勢するために適当に変更され得る。 第２図において、ＥＨＴダイオード４８は、端子４８ に与えられる高電圧出力に対して逆方向にバイアスされて配置される。代わりに 、二つの機能を持つように、即ち、噴霧が停止された時に余りの電荷を放電し、 また、電圧発電装置３０の第２の昇降変圧器で発生される出力を整流するように 配置され得る。第３図を参照すると、この実施例は第２図の実施例とほぼ似てお り、低電圧回路３２がブロックで示されているが、第２図と同じ回路であること は理解されるであろう。また、第３図において、第２図に対応する構成部品は第 ２図と同じ符号によって示される。第３図の実施例の機能は、以下に説明する点 以外は第２図の実施例の機能とだいたい同じである。この場合、ＥＨＴダイオー ド４８は昇降変圧器の第２巻線Ｓと出力端子４４との間に、順方向にバイアスさ れる状態で結合されている。コンデンサ６２（このコンデンサ６２は別個の回路 で構成してもよく、また負荷を与えることで得られるキャパシタンスであっても よい。）は高電圧ピークを排除し、第２図で説明したように整流を行う。高電圧 発生装置３０の機能において、第２出力は、ＥＨＴダイオード４８によって整流 され、単極性の出力を端子４４に与える。噴霧が中断し、高電圧発生装置３０が 消勢された時、ＬＥＤ５０は第２図を参照して説明した方法で作動され、ＥＨＴ ダイオード４８を逆バイアス方向に導通させ、それによって、第２巻線Ｓを介し てコンデンサ６２及び負荷に結合されたキャパシタンスによって蓄電された余り の電荷をアースする放電経路を提 供する。 第４図は、本発明によるスイッチング要素を使用して、装置の出力端子に２極 性の出力を発生することを目的とした実施例を示している。２極性の出力を発生 する装置は、欧州特許Ａ−４６８７３６号に開示されたように感電を抑えるため に使用され得、また、欧州特許Ａ−４６８７３５号に開示されたように、静電的 に噴霧するのが通常困難なターゲット（例えば、電気絶縁材料で構成されたター ゲット）の噴霧のために使用され得る。欧州特許Ａ−４６８７３５号及び欧州特 許Ａ−４６８７３６号を参照することによって、その開示内容は本明細書中に含 まれる。第４図の構成は、第２図に関する上記説明を参照した形式の噴霧装置の 種々の形態の実施例であり得、例えば、スプレーノズルへの液体の供給を受動的 に行うか、強制的に行うかの何れかを使用する装置の形態の噴霧装置であり得る 。 第４図において、高電圧発生装置７２は、その低電圧入力が直列バッテリ電源 ３４に接続させ、また低電圧回路６８の一部を形成する手動スイッチ３６に接続 される。高電圧発生装置７２に含まれる昇降変圧器の第２巻線の高電圧側は、交 流パルス列（特に、２０Ｈｚのオーダの周波数）を発生し、平行にしかしバイア スには反対に配置して一対の従来の高電圧ダイオード７４，７６に接続されてい る。従って、第２巻線Ｓで誘導される交流ＥＭＦは、電圧の正の周期が通過する ダイオード７４と負の 周期が通過するダイオード７６とで整流される。コンデンサ７８，８０はには各 ダイオード７４，７６に結合され、電圧ピークを除去し、パルスを平滑にする。 スイッチング要素８２Ａ及び８２Ｂは出力端子８０への高電圧発生装置の電圧の 結合を制御し、出力端子８０はノズル出口の液体に高電圧を印加するために、任 意の適当な方法でノズルに交互に接続される。各スイッチング要素８２Ａ及び８ ２Ｂは高電圧ダイオード８４Ａ及び８４Ｂと、ＬＥＤ８６Ａ，８６Ｂとを備え、 第１図から第３図を参照して説明した方法で作用するように結合される。 各ダイオード８４Ａ及び８４Ｂは従来のダイオード７４，７６に対して各々逆 向きに直列に接続される。ＬＥＤ８６Ａは制御回路８８によってその動作が、ダ イオード８４Ａ及び８４Ｂを交互に周期的に逆バイアス方向に導通させるように 制御され、制御回路８８は手動スイッチ３６の閉鎖動作に応じて作動される（例 えば、装置のハンドグリップ部位に結合されるトリガーの握りに応答して作動さ れる。）。制御回路８６は、ダイオード８４Ａ及び８４Ｂが、２極性の出力によ って達成されるべき作用、例えば欧州特許Ａ−４６８７３６号及び欧州特許Ａ− ４６８７３５号に開示された感電抑制又は絶縁ターゲットの噴霧に対して適当に 、周波数に従って交互に導通するように設計される。従って、例えば制御回路８ ８はダイオード８４Ａ及び８４Ｂの状態を、１０Ｈｚまでのオーダの、特に１〜 ２Ｈｚのオーダの周波数を有する 通常方形波の形態の端子８０の２極性の出力を発生するような仕方で、制御する ために使用することができる。 第２図〜第４図中に示した回路及び液体供給は、実施する場合は、共通のハウ ジング内で具体化され、その結果、装置はそれ自体を含み、持ち運びが便利にな ることは理解される。 第５図を参照すると、この実施例では、高電圧発生装置１００は、その入力側 が低電圧ＤＣ供給回路１０１に接続され、またその出力が、高出力電圧を必要と する一つ若しくはそれ以上の装置に選択的に結合されるよう意図されている。従 って、第５図においては、高電圧発生装置１００は、その出力端子１０２の位置 で３つの出力装置Ａ，Ｂ，Ｃに適用するための単極性の電圧を発生し、前記出力 装置Ａ，Ｂ，Ｃはスイッチング要素１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃを介して各々 接続され、これらスイッチング要素は、高電圧ダイオード１０６Ａ，１０６Ｂ， １０６Ｃ及びＬＥＤ１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃを有し、上述の方法で作動す るように装備されている。ダイオード１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃは高電圧発 生装置１００で発生される出力電圧に対して逆バイアスに配置されている。スイ ッチング装置は制御回路１１０で制御され、制御回路１１０は、結合されたダイ オードを反対方向に導通させるために何れか一つの、又はそれ以上のＬＥＤに電 流を供給するようにプログラムすることができ、また、選択的に作動させること ができ、それによっ て、高電圧発生装置の出力電圧の各出力装置に適用することができるようになる 。この方法では、出力装置Ａ，Ｂ，Ｃは予めプログラムされたシーケンスで、又 は任意の所望の方法で作動し得る。例えば、制御回路１１０は多数の手動スイッ チ又は他の手段に結合することができ、それによって、使用者は操作すべき出力 装置（前述の静電噴霧ノズルのような装置）を選択することができる。使用者に よる装置の選択に応じて、制御回路１１０は、選択された装置に高電圧発生装置 からの高電圧出力を供給することができるようにするために、適当なＬＥＤを作 動することができる。 次に第６図を参照すると、例示した噴霧銃は手持ち式で用いるようにされてお り、少なくとも４cc/minまでの流量で、塗料のような比較的粘性が高く、しかも 抵抗率の低い液体配合物を噴霧するのに適している。噴霧すべき代表的な配合物 は１ポアズ台の粘度と５×10⁶ohm．cm台の抵抗率をもつ。噴霧銃は本体部材202 とハンドグリップ204とから成っている。本体部材202は絶縁プラスチックス材料 、例えばポリプロピレンのような高絶縁性の材料の管の形態を成している。ハン ドグリップ204から離れた本体部材202の端部には、つば206を備え、このつば206 もまたポリプロピレンのような高絶縁性の材料から成っており、液体容器に迅速 に着脱するため本体部材202にねじ嵌合または着脱可能に係合されている。つば2 06により構成要素208は本体部材202の端部に位置決され、 そしてこの構成要素208は基部210と銃の前方に突出する一体の環状シュラウド21 2とを備えている。 基部210は中央開口を備え、この開口を通ってノズル214が突出し、ノズル214 の後端にはフランジ215が設けられており、このフランジ215は基部210の後面に 着座している。ノズル214は、代表的には10¹⁵ohm．cm台のかさ抵抗率をもつポリ アセタル（例えばDelrin）のような高絶縁性の材料から成っている。本体部材20 2は、噴霧すべき液体をノズル214に供給する交換可能なカートリッジ216を収納 している。噴霧銃は少なくとも４cc/minまでの流量で液体を供給する必要がある ので、液体をノズル214へ積極的に供給する必要があり、本発明のこの実施例で は、このような積極的な供給は、液化推進剤、例えばフルオロカーボン134Aによ って加圧された金属容器218から成るバリヤーパックと呼ばれる形式のカートリ ッジを用いて行なわれ、そして噴霧すべき液体は液体と液化推進剤とを分離する 撓み性の金属箔サック220内に入れられている。金属箔サック220の内部は弁224 を介してノズル内の軸方向通路222に連通しており、弁224は通常のエアゾール型 缶の弁と同様に作動し、 容器218に対して後方へ変位することにより開放して通路222内へ（推進剤による 加圧力で）液体を積極的に流すことができる。通路222はノズルの出口を構成す る減径孔内の前方端で終端している。ノズル214の前方端はシュラウド212の前方 端を含む平面でまたはその近くで 終端している。 カートリッジ216の後方において、本体部材202には高電圧発生装置226が管状 キャリヤ228内に設けられている。この管状キャリヤ228は本体部材202の軸線方 向に沿って制限されて摺動できるように装着されている。キャリヤ228は引張ば ね230によって後方に引張られている。高電圧発生装置226は脈動出力を発生し、 整流し、そして平滑して高電圧直流出力を発生する形式のものである。この型の 高電圧発生装置226の適当な形式は欧州特許出願第163390号に開示されている。 高電圧発生装置226は高電圧出力極232をもち、高電圧出力極232は導線233を介し て接点234に接続され、接点234はキャリヤ228に固定されそして金属容器218の後 端と係合するようにされている。高電圧出力極232の第２の出力極235は導線236 、抵抗238本体部材202及びハンドグリップ204の外面に固定された導電性接触条 片240を介してアースされており、従って使用者が銃を握ると、使用者を介して アースへの電路が形成される。高電圧発生装置226は、ハンドグリップ204内に収 納されそして低電圧回路の一部を成すバッテリーパック242から成る低電圧直流 電源によって給電され、低電圧回路は（抵抗238及び使用者を介して）アースに 接続される導線236と、マイクロスイッチ246を介してバッテリーパック242を高 電圧発生装置226の入力側に接続する導線244を含んでいる。 弁224は使用時にカートリッジ216と本体部材202とを 相対的に動かすことによって開放され、ノズル214は本体部材202に対して固定さ れたままである。弁224を作動させる動きは高電圧発生装置とキャリヤの組立体 の動きを介してカートリッジ216に加えられ、高電圧発生装置とキャリヤの組立 体はハンドグリップ204と組合さったトリガー248の作動により動かされ、きつく 握ると、レバー250が回動連結部252を中心として回動し、それにより、リンク25 8を介してレバー250に連結された別のレバー254が256を中心として回動され、別 のレバー254は管状キャリヤ228の後端に当接しており、従って別のレバー254の 回動により管状キャリヤ及びカートリッジ216は順方に変位し、その結果弁224を 開放させる。トリガー248の解放時には、種々の構成要素はばね230を含む適当な バイアス装置によって第６図に示すような始動位置に復帰される。またトリガー 248を引くことにより、マイクロスイッチ246に結合したリンク機構260が動かさ れ、それによりトリガー248の操作に応じてマイクロスイッチ246が作動され、低 電圧電力を高電圧発生装置226に供給させることになる。 代表的には少なくとも４cc/minまでの流量（例えば、６cc/minまたはそれ以上 の流量）で比較的粘性の大きく抵抗率が小さい液体を噴霧するようにされた装置 では25kVを越える高電圧発生装置によって発生された高電圧は、節点234、金属 容器218及び通路222内の液体を介してノズル214の出口に印加され、ノズルの先 端とアース電位 の周囲との間に電界を発生する。この電界はノズルの出口からの液体を液糸にす るために形成され、液糸は一様な膜として付着させるのに適した相対的に一様な 大きさで帯電した液滴の分散噴霧に分離される。噴霧すべき配合物の粘性が比較 的高い（例えば１ホアズ台）ので、出口の直径は少なくとも４cc/minまでの流量 を得るため相対的に大きく（代表的には少なくとも600μ）しなければならない 。 また相対的に粘性のある物質では、この程度の流量で満足な液糸を形成するため には（特に単一の軸方に向いた液糸を形成するためには）、粘性物質による液糸 の形成がより強い電界強度を必要とするので、比較的粘性の低い液体の場合より 高い電圧で作動させる必要がある。 このため、第６図の噴霧銃で使用した高電圧発生装置226は、30GΩの内部抵抗 をもつBrandenburg 139D高電圧計に発生装置の高電圧出力を接続して測定したと ころ25kVまたはそれ以上の出力電圧である。しかしながら、通常このオーダーの 電圧を用いると、恐らくノズル出口の極近くの電界強度が空気の破壊電位を越え 得るので、コロナ放電効果の結果として疑似噴霧となってしまう。このような疑 似噴霧は例えば、液糸から分離した非常に細かい液滴の霧の形態で多方向に分散 した液滴となったり粗い液滴の分散性の悪い近軸流となり得る。 25kVまたはそれ以上の電圧の元での満足な液糸の形成及び分裂は第６図の噴霧 銃において構成要素208及び特 に環状シュラウド212を設けることによって達成される。構成要素208は半絶縁性 材料（代表的には、10¹¹〜10¹²ohm・cmまでのかさ抵抗率をもつ），例えばDuPont 社から販売されている“Hytrel”grade 4778で構成され、それの後方に突出した 環状部分262は金属容器218と接触され、それにより接点234を介して印加した電 圧は環状シュラウド212の前方端に現れ、そしてノズル214の出口に発生した電圧 と同じ極性及び実質的に同じ大きさである。環状部分262は本体部材202の前方端 とつば206におけるフランジ264との間でトラップされており、それで構成要素20 8は本体部材202に対して固定されることになる。トリガー248の動作により容器2 18は構成要素208に対して変位することになるが、容器218の先導端と環状部分26 2の内周部分とが摺動接触しているため電気的な連続性は維持される。 高電圧発生装置と環状シュラウドとの接触は図示した摺動接触構成以外の仕方 でも行なわれる得ることが理解され、例えばこの接触は弾性接触により行なうこ ともできる。通常接触装置はノズルの先端に発生された電圧にほぼ相応した電圧 が噴霧の開始に先だってまたはそれとほぼ同時に環状シュラウドに現れ、それに より噴霧の開始時には環状シュラウドが直ちに有効となることを保証するように される。 ノズルの先端に対して環状シュラウドの前方端を適当に配置することによって 、ノズル先端の極近くの電界強 度は、比較的一様な大きさの液滴に分裂する単一液糸を形成するように十分に減 衰され得る。環状シュラウドの前方端の最適な位置決めは試行錯誤によつて、す なわち軸方向に調整できるシュラウドをもつプロトタイプの銃によって容易に行 なうことができる。このようにして環状シュラウドは噴霧の状態を観察しながら 引っ込んだ位置から前方に調整され得る。最初、環状シュラウドが引っ込んだ状 態では、上記した疑似噴霧効果が観察され、そして環状シュラウドを前方へ動か すにつれて、噴霧特性が著しく改善ししかも相対的に一様な大きさの液滴の得ら れる位置に到達する。この位置を越えて調整しても、最初に噴霧の特性には影響 しないが、収束効果を持つ傾向がある。実際、環状シュラウドの端部に現れる電 圧がノズル先端における電圧とほぼ同じ大きさである場合には、最適位置は、ノ ズルの先端か環状シュラウドの前方端部を含む平面とほぼ一致する傾向にあるこ とを見出し、代表的な装置では、内径16mm、外径20mmの環状シュラウドを用いる と、ノズルの先端はこの平面から約１mm突出する。通常。装置は、ノズルの前端 と環状シュラウドの直径上相対した前方端部との間に伸びる仮想線間の角度が14 0゜〜195゜、一層好ましくは150゜〜180゜の範囲内にあるようにされる（180゜ 以下の角度は、ノズルの前端がと環状シュラウドの前方にあることに相応し、ま た180゜以上の角度は、環状シュラウドがノズルの前端より前方にあることに相 応している）。 液糸の分裂の特性における顕著な差は、同じ液体を用い同一条件の元で二つの ノズルの一方をシュラウドなしで作動させ、他方のノズルをシュラウドを最適位 置において作動させることにより証明できる。シュラウドなしの場合の代表的な 分裂状態では、ノズルの出口から僅かな距離のところに非常に細かい液滴の霧が 形成され、そして液糸の中心部分が分裂して分散性の悪い粗い液滴の流れになる 。この場合に形成される噴霧は、噴霧すべき表面上に液体（例えば塗料）の一様 な膜を形成するのには全体として不適当である。これに対して、シュラウドを最 適位置に配置し、ノズルの先端の電圧とほぼ同じ電圧で作動した場合には、液糸 は狭い寸法の分布をもつ液滴の分散流に分裂する前にノズルの出口から実質的な 距離伝ぱんすることが観察された。100μ以下のVMDをもつ液滴による噴霧の形成 は、ノズルがシュラウドを最適位置に配置して作動される場合に容易に達成でき た。 ノズルの先端に印加される相対的に高い電圧（すなわち通常25kV以上）と結合 した金属容器218を設けることにより、噴霧中には容量的に蓄えられる電荷を多 く形成することができるが、使用者が噴霧の停止時に例えばカートリッジを交換 するため装置の内部に触れようとすると、不愉快な電気的ショックを受ける可能 性がある。この不愉快な電気的ショックを受ける可能性は、噴霧の停止に応じて 容量的に蓄えられた電荷を放電させる装置を組み込むことで避けられ、そのよう な装置は有利には第 ２図または第３図の実施例に記載した仕方で設けられる。 第６図の噴霧銃は、少なくとも４cc/minまでの一層好ましくは６cc/minの噴霧 ・流量で0.5〜10ポアズ（特に１〜８ポアズ９の粘度をもちまた５×10⁵〜５×10⁷ ohm．cm（特に２×10⁶〜１×10⁷ohm．cm）の抵抗率をもつ液体を噴霧するのに 特に適している。ノズル出口の直径及び電圧発生装置226の出力電圧は噴霧すべ き液体の粘度及び抵抗率に従って選定される。代表的には、ノズルの出口は、比 較的粘性の高い液体に縣濁した粒子（例えばペイント塗料の場合のように）によ る詰まりを避けそしてトリガーに法外な力を加える必要なしに所望の噴霧・流量 を達成するために，少なくとも600μの直径を有する。高電圧発生装置226の直流 出力電圧は、30GΩの内部抵抗をもつ Brandenburg 139D高電圧計で測定すると代表的には25kV〜40kV、一層普通には28 kV〜35kVである。高電圧発生装置226の出力に直接シュラウド２１２を接続して シュラウドに現れる電圧がノズルの先端における電圧とほぼ同じ大きさになるよ うにすることは比較的簡単であるが、本発明ではシュラウドに現れる電圧がノズ ルの先端における電圧と相当にことなる可能性も包含され、その場合、電圧の差 は、ノズルの先端に対してシュラウド適当に位置決めして狭い寸法の分布をもつ 液滴の所望の分散噴霧の保証するようにすることによって補償され得る。 第６図について記載した噴霧装置はここに述べた他の 目的で電子スイッチング、例えば第４図の実施例による変更を組み込むことによ り付加的にまたは代りに変更され得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グリーン，マイケル，レスリー イギリス国．クルーイド・シイエツチ７・ ５アールイー．ナナーチ．ヴイレージ・ロ ード．タイ―コチオン．２ (72)発明者 ジエフリーズ，アンドリユー イギリス国．クルーイド・シイエツチ７・ ５ジエイエフ．ニヤー・モールド．パンテ イムウイン．リン―ワイ―パンデイ・レー ン．ザ・ハリーズ（番地なし) (72)発明者 プレンダーガスト，モーリス，ジヨセフ イギリス国．チエシヤー・ダブリユエイ ７・４エツクスダブリユ．ランコーン．ベ リンガム・ドライブ．11

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１kVの最大直流逆電圧を共通にもつ一連の放射感応半導体接合と 、印加電圧により順方向にバイアスを掛けられた時にのみ半導体接合が一方向に 電流を通すように半導体接合に高電圧を印加する端子装置と、上記半導体接合と 組合わされ、上記半導体接合が印加電圧により逆方向にバイアスを掛けられた時 に逆方向に電流を流すように上記半導体接合を選択的に照射する選択的に作動可 能な放射発生装置とから成り、上記半導体接合及び放射発生装置を、予定の固定 関係で支持しかつ共通の包囲材料体内に収容したことを特徴とする電子スイッチ ング装置。 ２．包囲材料体が半導体接合の近傍に一つまたは複数の反射面を備えているまた は組合わせている請求の範囲１に記載の電子スイッチング装置。 ３．高電圧半導体ダイオードの一連の接合を固体放射放出源から放出された放射 に晒すように高電圧半導体ダイオード及び固体放射放出源を予定の関係で組立て 、このようにして組立てられた高電圧半導体ダイオードと固体放射放出源とを、 固体放射放出源から放出された光に対して伝導性である包囲材料で包囲すること から成ることを特徴とする請求の範囲１または２に記載の電子スイッチング装置 を製造する方法。 ４．高電圧発生装置と、各々高電圧利用装置に接続する多数の出力端子と、高電 圧発生装置の高電圧を上記出 力端子に接続する請求の範囲１に記載の多数の電子スイッチング装置と、各電子 スイッチング装置の放射発生装置を選択的に制御して高電圧発生装置の出力電圧 を上記出力端子の選択した一つまたはそれ以上に結合させることのできる制御装 置とを有することを特徴とする少なくとも１kVの出力電圧を発生する高電圧発生 回路。 ５．高電圧発生装置が単一極性の高電圧出力を発生するようにされ、また電子ス イッチング装置が上記一連の接合を上記単一極性の出力電圧で逆方向にバイアス するようにして出力端子に結合される請求の範囲４に記載の高電圧発生回路。 ６．高電圧発生装置が交流高電圧出力を発生するように作動でき、上記電子スイ ッチング装置が、上記交流出力電圧を整流して出力端子装置に一極性の高電圧を 発生するようにして回路に結合され、上記一連の接合が交流出力電圧の逆向きの 極性サイクルで逆方向にバイアスされるように構成される請求の範囲４に記載の 高電圧発生回路。 ７．高電圧発生装置が交流高電圧出力を発生するように作動でき、また一対の上 記スイッチング装置が出力端子装置に組合わされ、各スイッチング装置は、交流 電圧の正の方向に向かうサイクルで一方のスイッチング装置が逆方向にバイアス され、他方のスイッチング装置が順方向にバイアスされ、また負の方向に向かう サイクルで一方のスイッチング装置が順方向にバイアスされ、他方 のスイッチング装置が逆方向にバイアスされるように構成され、さらに各スイッ チング装置の放射発生装置の動作を制御して各スイッチング装置をそれらの逆方 向バイアス状態時に導通させる装置が設けられる請求の範囲４に記載の高電圧発 生回路。 ８．高電圧発生回路が対の出力端子装置を備え、各出力端子装置に単一極性の出 力が発生され、一方の端子装置における出力が他方の端子装置に発生される出力 と極性が逆であり、また上記出力端子装置には対の上記スイッチング装置が組合 わされ、このスイッチング装置が各出力端子装置を電圧利用装置に接続するが、 それぞれの単一極性の出力によって逆方向にバイアスされ、さらにスイッチング 装置の放射発生源を制御してスイッチング装置を交互に導通させ、それにより上 記電圧利用装置へ二極性の出力を供給するようにさせる装置が設けられる請求の 範囲４に記載の高電圧発生回路。 ９．上記電圧利用装置が静電噴霧装置で構成されている請求の範囲４〜８のいず れか１項に記載の高電圧発生回路。 10．ハウジングと、ノズル装置と、噴霧すべき物質をノズル装置に供給する装置 と、出力端子を備え、この出力端子を介して静電噴霧する物質に高電位を印加す る高電圧発生回路とを有し、この高電圧発生回路が噴霧の停止時に作動でき電流 放電路を形成することを特徴とする静電噴霧装置。 11．電子スイッチング装置が放射感応性であり、また放射発生装置が電子スイッ チング装置を照射するように設けられ、電子スイッチング装置が噴霧動作中に高 電圧によって逆方向にバイアスされ、回路の消勢に応じて放射発生装置が電子ス イッチング装置を照射するように作動され、それにより電子スイッチング装置を 導通させて回路の高電圧出力側の容量的に蓄えられた電荷からの電流の放電路を 形成する請求の範囲10に記載の静電噴霧装置。 12．電子スイッチング装置が、請う電圧回路を消勢しかつ噴霧を停止するため使 用者の操作できるスイッチの動作に応じて自動的に導通される請求の範囲10に記 載の静電噴霧装置。 13．ハウジングと、ノズル装置と、噴霧すべき物質をノズル装置に供給する装置 と、出力端子を備え、静電噴霧を行うため出力端子を介して噴霧すべき物質に高 電圧を印加する高電圧発生回路とを有し、上記高電圧発生回路が放射感応電子ス イッチング装置及び上記高電圧の発生を制御する組合さった放射発生装置を備え ていることを特徴とする静電噴霧装置。 14．スイッチング装置が整流を行なうように高電圧回路に結合される請求の範囲 13に記載の静電噴霧装置。 15．高電圧回路が昇圧変圧器を備え、この昇圧変圧器の二次側の一側にタップを 設けて交流高電圧出力を形成し、二次側の他側をアースのような低電位に接続し 、ま たスイッチング装置が二次側に直列に接続され交流電流を整流しそれにより単一 極性の高電圧出力を発生するようにした請求の範囲14に記載の静電噴霧装置。 16．上記電子スイッチング装置が対の電子スイッチング素子を備え、上記放射発 生装置が電子スイッチング素子の動作を制御して予定の周波数の二極性の出力電 圧を発生するようにした請求の範囲13に記載の静電噴霧装置。 17．ハウジングと、ノズル装置と、噴霧すべき物質をノズル装置に供給する装置 と、交流出力を発生する発生器を備え、噴霧すべき物質に高電位を印加して噴霧 すベき物質を静電的に帯電させる高電圧発生回路と、回路の逆極性の出力成分を ノズル装置に直接または間接に結合する第１、第２電子スイッチング装置と、第 １、第２電子スイッチング装置を交互に同じ導通状態にするように制御して回路 の交流周波数と異なる周波数でノズル装置に上記出力成分を結合できる装置とを 有することを特徴とする静電噴霧装置。 18．電子スイッチング装置の各々が放射感応性であり、また放射発生装置が電子 スイッチング装置を付勢または消勢するように設けられている請求の範囲17に記 載の静電噴霧装置。 19．ハウジングと、ノズル装置と、噴霧すべき物質をノズル装置に供給する装置 と、出力端子を備え、静電噴霧を行うため出力端子を介して噴霧すべき物質に高 電圧を印加する高電圧発生回路と、ノズル装置を取り囲み、 噴霧すべき物質に印加される高電圧と同じ極性の高電圧が噴霧中に発生されてノ ズルの出口の直ぐ近くの電界の強さを変える環状要素と、噴霧の停止時に作動で き、噴霧中に容量性素子に蓄えられた電荷を放電させる放電装置とを有すること を特徴とする静電噴霧装置。 20．高電圧発生回路の付勢及び消勢を制御する使用者が操作できるスイッチを備 え、上記放電装置が高電圧発回路の消勢に応じて自動的に作動できる請求の範囲 19に記載の静電噴霧装置。 21．上記放電装置が電子スイッチング装置を備えている請求の範囲19に記載の静 電噴霧装置。 22．電子スイッチング装置が放射感応性電子スイッチ及びこの電子スイッチの動 作を制御する放射発生装置を備えている請求の範囲19に記載の静電噴霧装置。 23．環状要素が高電圧回路に接続され、噴霧中に環状要素に上記高電圧を発生す る請求の範囲19に記載の静電噴霧装置。 24．環状要素に発生される高電圧が、ノズル装置の出口に現れる物質に印加され た電圧と同じ極性及び実質的に同じ大きさのものである請求の範囲23に記載の静 電噴霧装置。 25．上記高電圧回路によって発生され、噴霧すべき物質及び環状要素に印加され る電圧が25kV以上である請求の範囲19に記載の静電噴霧装置。 26．高電圧が噴霧すべき物質を介してノズル装置に印 加される請求の範囲10〜25のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。